光【guāng】伏人的最大【dà】梦【mèng】想【xiǎng】之一，就是利用【yòng】太阳能清洁能源来拯救“雾霾的中国”(亦或是【shì】“雾霾中【zhōng】的国”)。但是【shì】具有讽【fěng】刺意味【wèi】的是，太阳能电池靠天吃饭，不见天日的雾霾，太阳能电池也无力回天……空气污染对光伏发电到底有多大的影【yǐng】响?说实【shí】话学界的研究少得可怜，高质量的研究就更少了。兔子【zǐ】就【jiù】来给大家梳理一下，一网【wǎng】打尽【jìn】所有重【chóng】要【yào】的研究【jiū】(如【rú】有【yǒu】遗漏，勿拍)。时间碎片【piàn】化的时代，这就是兔子能给大【dà】家尽的最【zuì】大心意了【le】。
(兔子十年前在印度的街拍)
为什么光伏发电怕雾霾?
如有谬误请气象学家指正，兔子认为雾【wù】指的是水汽【qì】，霾指的是空气中的灰【huī】尘形成的气溶胶颗粒(aerosol)。如果搞不清气溶胶颗粒这种【zhǒng】东【dōng】西对光伏发电影响有【yǒu】多大，只需要【yào】类比它对植物生【shēng】长有多大影【yǐng】响【xiǎng】就【jiù】好【hǎo】理解了：在空气中的【de】浑【hún】浊颗粒影响植【zhí】物光【guāng】照(光照辐【fú】照度直接下降)，颗粒物沉【chén】淀到植物上面又【yòu】影响了植物气【qì】孔【kǒng】对【duì】氧气和二【èr】氧化碳【tàn】的交换(光伏板被灰【huī】尘覆盖【gài】，光透不【bú】到电池上)，所以植物根本长不好【hǎo】(光伏发电受影【yǐng】响)。
(您觉得这个天能发多少电?)
污染物沉积
这一部分的研究比较早。原【yuán】因可能【néng】在于其研究方法相【xiàng】对简单，实验可控性【xìng】也比【bǐ】较【jiào】高。希【xī】腊【là】一个【gè】组做了【le】比较系统的研究，比较了【le】同样覆盖条【tiáo】件【jiàn】下土壤、石灰、灰尘沉积【jī】对【duì】发电性能的影【yǐng】响，其中【zhōng】灰尘【chén】(也就是空气污染【rǎn】的【de】主【zhǔ】要产物)的影响是最大的，当集灰密度达到3克每【měi】平【píng】方米时，发电量可以降低15%以【yǐ】上。这【zhè】个结【jié】论，跟【gēn】后来马来西【xī】亚一个研究组更全面的研【yán】究的结论基本一致(Darwish, Renewable and Sustainable Energy Reviews,2015)。原因大致在于，灰尘的颜色【sè】深，颗粒小，透光性差，薄薄【báo】一层的覆盖就透不了多【duō】少光了。
(Kaldellis，Energy，2011)
2017年【nián】杜克大学的工作比【bǐ】较精彩(Bergin, Environmental Science and Technology, 2017)。显示【shì】定期清洗对提升发电量很【hěn】有好【hǎo】处。作者没【méi】好【hǎo】意思说，不过【guò】兔子发现文【wén】章里大概在2月【yuè】中【zhōng】旬的那次清【qīng】洗显【xiǎn】然极其失【shī】败——清洗【xǐ】完了【le】没多久发电就开始迅速往下掉了。显然是非常倒霉【méi】，刚清洗【xǐ】完事儿就来了一场大雾霾……(就跟刚洗车【chē】就下雨一样【yàng】)。这再【zài】次显示了气象【xiàng】预测对【duì】运维极其重要【yào】的意【yì】义(话说兔子对此极有专业水准，如【rú】有这方【fāng】面的技术需求请【qǐng】找兔子……)
(擦一擦更健康)
空气污染对辐照的影响
这一【yī】部分的研究相当长时间来一【yī】直是个空白。原因大概在【zài】于【yú】需要【yào】大数据【jù】做支撑，长期【qī】的【de】数【shù】据收集，以及对气象条件和光伏发电的关系具有【yǒu】深刻的理解。普林斯顿大学【xué】研究组【zǔ】2017年发表的工【gōng】作【zuò】应该是【shì】这【zhè】个领域顶【dǐng】级的工【gōng】作了(Li，PNAS，2017)。这个研【yán】究组通过分【fèn】析NASA的云和【hé】地球辐射能量系统(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System，CERES)结合光伏系统【tǒng】建模(PVLIB)得【dé】出【chū】结论：相比【bǐ】于【yú】非雾霾【mái】天，每一个雾霾天，辐照【zhào】度可以减少【shǎo】1.5kWh/m2之多，相当于减【jiǎn】少了35%的直射辐照度。分析了中【zhōng】国2003到【dào】2014年【nián】的数据，得出另一个惊人结论：华东和华北地区【qū】因【yīn】为【wéi】空气【qì】污染在12年间少发了9-21%的【de】电。
(华东华北，空气污染惨不忍赌……)
这里面有意【yì】思的是，万恶【è】的雾霾可以提升【shēng】9-21%的散射辐【fú】照【zhào】度(Cohan，Global Biogeochemical Cycles, 2002)，算是可【kě】以小小挽回颜面。也因为如此，追光系统因为对【duì】直【zhí】射光的利用率更高，所【suǒ】以【yǐ】受空气污染的影响【xiǎng】更大。
(华东华中，云又厚，污染又大，惨……)
综合影响
再度【dù】回到【dào】精彩的杜克大学的工【gōng】作。精彩在于他们的研究结合了空气中的颗粒和沉积到组件上的颗【kē】粒的综【zōng】合影响。基本【běn】上他们认为，悬【xuán】浮在空【kōng】中【zhōng】的污染物【wù】和沉【chén】积到组件上【shàng】的污染物，对发电的影响是一【yī】比【bǐ】一。综【zōng】合起【qǐ】来【lái】会【huì】导致9-21%的发【fā】电量下降。对于中国来说【shuō】，就【jiù】是10个吉瓦的量级了!
(相对于印度和阿拉伯国家，中国是沙子少，工业污染物多)
结语
我们必须相信，清洁能源的大量布局以及化石能源【yuán】的退出，是解【jiě】决雾霾和空【kōng】气污【wū】染【rǎn】问题的根本途径。所以【yǐ】我们相信，光伏的单体发电量也会因为【wéi】污染【rǎn】源的减少而增加。而电站业主【zhǔ】能【néng】控制【zhì】的【de】就【jiù】很有限啦!你又不【bú】是诸葛亮可【kě】以借东【dōng】风吹散雾霾。所以最好【hǎo】的办【bàn】法就【jiù】是在气象信息的指导下【xià】，好【hǎo】好【hǎo】做好【hǎo】精细运维【wéi】，在该清【qīng】洗板子的时候好好清洗(反之【zhī】，不该清洗就不要清【qīng】洗……)。
